Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci vyvinuli průlomovou metodu přidávání jediného atomu dusíku do molekul, která otevírá nové možnosti především ve výzkumu a vývoji léčiv.
Heterocyklické sloučeniny obsahující dusík mají v biologii klíčovou roli – však báze v DNA jsou právě dusíkaté heterocykly. Nejprodávanější léčiva z velké většiny obsahují dusíkaté heterocykly rovněž.
Indrajeet Sharma z University of Oklahoma a jeho kolegové nyní navrhli novou metodu syntézy těchto látek pomocí nestabilních molekul sulfenylnitrenů. Proces úpravy uhlíkového skeletu byl inspirován Derekem Bartonem, nositelem Nobelovy ceny za chemii z roku 1969.
Nová metoda je určena k úpravě stávajících léků i dalších chemických látek v pozdní fázi jejich syntézy, kdy změníme vlastnosti hotové molekuly přidáním atomu dusíku do kostry. Základní funkční skupiny odpovídající za účinek (zjednodušeně řečeno) se přitom nemění, jiné vlastnosti mohou, získáme tím tedy „další variantu“. Výhodou je, že dusík vložíme do kostry jedinou reakcí – výrobní cena léku samozřejmě do značné míry závisí na počtu kroků nutných k jeho syntéze.
Co se týče chemie – až dosud se podobný proces prováděl pomocí nitrenů, tedy sloučenin se vzorcem R-N (jednovazný dusík; kdo se o této kategorii sloučenin učil v organické chemii?). Nejjednodušším z nitrenů (iminů) je sloučenina H-N, dokonce i ona existuje, i když spíše jako meziprodukt dalších reakcí než že bychom ji dokázali připravit v čistém stavu (jako plyn apod.).
Nitreny ovšem takto fungují pouze ve spojení s dalším oxidačním činidlem (poznámka PH: trochu divné, vždyť jsou jistě elektrofilní a samy o sobě oxidantem?), mnohé molekuly měly tendenci rozkládat nebo alespoň oxidovat jejich funkční skupiny. Sulfenylnitreny by naopak měly dokázat vkládat dusík bez potřeby dalších oxidačních činidel a souvisejících destrukčních účinků.
Kdo z nás dosud neslyšel o nitrenech, sotva zná sulfenylnitreny. Ty mají pro změnu vzorec R-S-N, kdy ovšem molekula existuje v různých izomerech s násobnými vazbami a elektrickými náboji na síře a dusíku nebo i s trojnou vazbou mezi sírou a dusíkem. (Obecně sulfenyly: R-S-X, kde X může být třeba Cl, na síru není vázán žádný kyslík; viz též sulfinyl, sulfonyl, sulfuryl…)
Tolik chemické zajímavosti.
Jinak podíval jsem se i na původní zdroj (na Science není ovšem článek přístupný jako celek). Skutečně jde o vkládání dusíku, nikoliv záměnu uhlíku v cyklu za dusík. Navíc reakce zřejmě přidává pouze „dusík k dusíku“ (tj. už musí jít o dusíkatý heterocyklus). Logicky pak je reakce určena především pro úpravu 5členných cyklů, respektive molekul složených z 6 a 5členného cyklu (kruhů pyrrolových, indolových a imidazolových). Dostaneme pak stabilní 6členné kruhy s dusíkem navíc – např. pyrimidiny, chinazoliny a triaziny, což jsou jinak molekuly na syntézu náročné. Reakce tohoto typu mohou navíc probíhat v širokém rozsahu teplot, od -30 do 150 °C.
Bidhan Ghosh et al, Sulfenylnitrene-mediated nitrogen-atom insertion for late-stage skeletal editing of N -heterocycles, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adp0974
Zdroj: University of Oklahoma / Phys.org a další
Nitreny na Wikipedia.cz
